[發明專利]石墨烯硬碳復合材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201310086367.5
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104064365A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 周明杰;鐘輝;王要兵;劉大喜
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01G11/38
• 分類號: H01G11/38;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

1.一種石墨烯硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將氧化石墨加入水中，經超聲分散后制得氧化石墨烯懸浮液；

調節所述懸浮液的pH至2～5，按照氧化石墨烯與苯酚的質量比為5:0.5～3以及苯酚與甲醛的質量比為1.1～1.3:1的比例，向所述氧化石墨烯懸浮液中加入甲醛和苯酚，加熱攪拌使甲醛和苯酚進行聚合反應，制備得到氧化石墨烯與酚醛樹脂的復合材料；

將所述氧化石墨烯與酚醛樹脂的復合材料置于惰性保護氣體氛圍中，以5～25℃每分鐘的升溫速率加熱所述復合材料至800～900℃，保持0.5～2小時，冷卻后得到所述石墨烯硬碳復合材料。

2.如權利要求1所述的石墨烯硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨通過如下步驟制備得到：

將純度不低于99.5%的石墨加入至濃硫酸和濃硝酸的混合溶液中，在0℃下攪拌混合均勻，再向混合溶液中加入高錳酸鉀，攪拌反應使石墨初步氧化，再將反應體系加熱至85℃使石墨完全氧化，最后向反應體系中加入過氧化氫溶液除去過量的高錳酸鉀，抽濾，依次用稀鹽酸和去離子水對得到的固體物進行洗滌，干燥后得到所述氧化石墨。

3.如權利要求2所述的石墨烯硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述濃硫酸的質量濃度為98%，所述濃硝酸的質量濃度為65%，所述過氧化氫溶液的質量分數為30%，每克所述石墨對應90～95mL濃硫酸、24～25mL濃硝酸、4～6g高錳酸鉀及6～10mL過氧化氫。

4.一種采用如權利要求1-3中任一項所述的石墨烯硬碳復合材料的制備方法制備的石墨烯硬碳復合材料。

5.一種電化學電容器，包括在殼體內疊片設置的電極片、隔膜和電極片以及填充在所述殼體內的電解液，所述電極片包括集流體以及涂覆在所述集流體上的電極漿料，其特征在于，所述電極漿料包括混勻的粘結劑、導電劑以及如權利要求4所述的石墨烯硬碳復合材料。

6.如權利要求5所述的電化學電容器，其特征在于，所述電解液為[BMIM][BF₄]、[BMIM][PF₆]或[EMIM][Tf₂N]。

7.如權利要求5所述的電化學電容器，其特征在于，所述集流體為鋁箔、銅箔或鎳箔。

8.如權利要求5所述的電化學電容器，其特征在于，所述粘結劑為聚偏氟乙烯，所述導電劑為乙炔黑、活性炭或炭黑，所述石墨烯硬碳復合材料、所述粘結劑及所述導電劑的質量比為85:5:10。

9.一種電化學電容器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將權利要求4所述的石墨烯硬碳復合材料、粘結劑與導電劑混合均勻，得到電極漿料；

將所述電極漿料涂覆在集流體上，干燥后切片得到電極片；

將兩個所述電極片配合隔膜疊片設置組裝成電芯，所述隔膜位于兩個所述電極片之間，再用殼體封裝所述電芯，注入電解液，得到所述電化學電容器。

10.如權利要求9所述的電化學電容器的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨通過如下步驟制備得到：

將純度不低于99.5%的石墨加入至濃硫酸和濃硝酸的混合溶液中，在0℃下攪拌混合均勻，再向混合溶液中加入高錳酸鉀，攪拌反應使石墨初步氧化，再將反應體系加熱至85℃使石墨完全氧化，最后向反應體系中加入過氧化氫溶液除去過量的高錳酸鉀，抽濾，依次用稀鹽酸和去離子水對得到的固體物進行洗滌，干燥后得到所述氧化石墨。